Вопрос 1. Происхождение и сущность жизни.

Интерес к познанию живого у человека возник очень давно. Он был связан прежде всего с необходимостью удовлетворения самых простых человеческих потребностей в пище, лекарствах, одежде, жилье.

Первоначально люди оценивали феномен жизни как чудо, сотворенное всемогущим Богом. Однако уже в первых древних цивилизованных обществах появились люди, которые не удовлетворялись подобными объяснениями. Одним из них был выдающийся древнегреческий философ Аристотель, который заложил основы биологии. Он впервые подробно описал многие виды животных и растений и высказал мысль о том, что существующие растения и животные есть результат развития от простых форм к более сложным и совершенным.

Но самостоятельной наукой биология становится лишь в XVIII-XIX вв.

Так что же такое жизнь, живая природа?

Прежде всего определим, что современная биология понимает под категорией «живого», чем живое отличается от неживого.

К числу необходимых и существенных свойств живого можно отнести следующие.

· Метаболизм (обмен веществ);

· Противостояние энтропийным процессам;

· Воспроизводство на основе генетического кода;

· Мутабильность (изменчивость под воздействием мутаций).

Химическая эволюция на Земле создала все предпосылки для появления живого из неживой природы. А Земля оказалась в таких благоприятных условиях, что эти предпосылки смогли реализоваться.

Жизнь во всем ее многообразии возникла на Земле самопроизвольно из неживой материи, она сохранилась и функционирует уже миллиарды лет.

Заметим при этом, что метаболизм является ни чем иным, как химическими реакциями, да и противостояние энтропийным процессам имеет место уже на уровне химической реактивности. Однако для живых систем внутренняя регулировка этих процессов превалирует над внешней обусловленностью этих же процессов в химии. Там уровень концентрации веществ составляет необходимое условие (требуемую внешнюю среду) для начала реакции. Живой же организм может выбирать себе среду, через приспособление к ней.

Факт того, что ферментный катализ играл решающую, фундаментальную роль в процессе перехода от химических систем к системам биологическим, т. е. на пред биологической стадии эволюции, в настоящее время подтверждается многими данными. Исключительно важную роль сыграла реакция по самоорганизации химических систем, проведенная выдающимся советским биохимиком Борисом Павловичем Белоусовым, затем тщательно изученная А. М. Жаботинским, вошедшая в арсенал современной эволюционной химии под названием реакции Белоусова -Жаботинского. Эта реакция сопровождается образованием специфических пространственных и временных структур (например, периодическое чередование цвета жидкости) за счет поступления новых и удаления использованных химических реагентов. Вот в этих реакциях самоорганизации как раз решающая роль принадлежит именно каталитическим процессам.

Понятие «самоорганизации» означает упорядоченность существования материальных динамических, качественно изменяющихся систем. Роль каталитических процессов в них усиливается по мере усложнения состава и структуры химических систем. Отрадно, что определяющее значение в исследовании этого плана сыграли работы отечественных ученых И. В. Березина, А. А. Баландина и особенно А. П. Руденко, создавшего в 1964-1969 гг. единую теорию химической эволюции и биогенеза. Эта теория решает в комплексе вопросы о движущих силах и механизмах эволюционного процесса, т. е. о законах химической (а также и биологической!) эволюции, отборе элементов и структур и их причинной обусловленности, уровне химической организации и иерархии химических систем как следствия эволюции. Сущность теории Руденко состоит в утверждении и обосновании принципа того, что химическая эволюция представляет собой саморазвитие открытых каталитических систем, и, следовательно, эволюционирующим веществом являются катализаторы. В ходе реакций происходит естественный отбор тех каталитических центров, которые обладают наибольшей активностью.

Александр Прокопьевич Руденко сформулировал основной закон химической эволюции, согласно которому с наибольшей скоростью и вероятностью образуются те пути эволюционных изменений катализатора, на которых происходит максимальное увеличение его абсолютной активности.

Следует также отметить, что эволюционный процесс предполагает особый дифференцированный отбор лишь тех химических элементов и соединений, которые являются основным строительным материалом для образования биологических систем. В связи с этим достаточно упомянуть, что более чем из ста химических элементов лишь шесть — углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера — общая весовая доля которых в организмах составляет 97,4%, получивших название органо- или биогенов, служат основой для построения живых систем.

	Жизнь – это форма существования высокоорганизованных неравновесных, открытых систем, в структуре которых решающую роль играют белки и нуклеотиды; эти системы способны к обмену веществ, самовоспроизводящегося путем передачи наследственной информации и изменчивости на основе мутаций.

 

 

В современной культуре существуют разные (не только научные) подходы, объясняющие возникновение жизни на Земле:

· Креационизм;

· Панспермия;

· Эволюционная теория.

Креационизм (от лат. creation – сотворение). Согласно этому взгляду жизнь – результат сверхъестественных (нарушающих законы физики) событий в прошлом. Данный подход предполагает наличие «творческого замысла» с самого начала образования Вселенной, что подразумевает Творца – автора этого замысла. По мнению ученого-физика Дж. Уиллера: «Фактор, дающий жизнь, лежит в центре всего механизма и конструирует мир». В качестве аргумента последователи креационизма выдвигают значения фундаментальных физических и химических констант, их неслучайный характер.

Наиболее последовательно это учение представлено в монотеистических религиях – иудаизме, христианстве и исламе. Креационизм утверждает постоянство, неизменность видов живых организмов, сотворенных богом в результате единовременного акта.

Панспермия

Это теория о возможности переноса жизни во Вселенной с одного космического тела на другое. Не предполагает никакого объяснения первичного возникновения жизни. Согласно данной теории зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и положить начало эволюции живого, которая в свою очередь породила все многообразие земной жизни. Концепцию панспермии разделяли такие крупные ученые, как С.Аррениус, Г.Гельмгольц, В.И. Вернадский, что способствовало ее широкому распространению среди ученых.

Тем не менее данная теория имеет и слабые стороны: живые организмы, находящиеся в космосе, должны были бы погибнуть под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей; не решается проблема происхождения жизни в целом.

Эволюционистская теория.

Эволюционизм связывает возникновение жизни с длительным процессом универсальной эволюции Вселенной, взаимодействий порядка и хаоса и ее самоорганизации, упорядочения на определенном этапе.

Эволюционная теория сегодня ищет новые аргументы для дальнейшего обоснования своих идей в новой науке – синергетике (основатель И.Р. Пригожин). Согласно его представлениям, наша Вселенная явилась результатом длительного процесса саморазвития, самоорганизации. Основными характеристиками этого процесса являются как постепенное, плавное развитие, так и его перерывы в виде взрывов, революций и катастроф, ведущим к качественным сдвигам в развитии материи. В этих процессах велика роль и закономерности, и случайности (в точках бифуркации).

В свете фундаментальной теории самоорганизации дарвиновская теория биологической эволюции является частным случаем, моментом или этапом в универсальной эволюции Вселенной.

Кратко опишем основные этапы эволюции Земли для более ясного представления действия эволюционных процессов.

Решающим моментом в истории Земли и в истории развития жизни на ней было появление атмосферы. В ее состав, кроме водорода, входили так же азот, углерод, аммиак и метан. Кислорода в воздухе безжизненной планеты не было. Атмосфера молодой Земли постоянно подвергалась мощным воздействиям непрерывных изменений высоких температур, давления, радиации.

Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем поверхность Земли, образовались органические вещества – простейшие «кирпичики», из которых строится все живое. Органические вещества накапливались, пока весь первичный океан не превратился в «теплый разбавленный бульон».

Такое представление впервые высказал в 1922 г. русский ученый А.Опарин.

Дальнейшее взаимодействие органических веществ привело к образованию основных химических компонентов живого: нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) и белков. Именно на этом этапе завершился процесс добиологический эволюции и начался качественно новый период биологической эволюции, который и был впервые описан Ч.Дарвиным.

Критика дарвинизма велась практически со времени его возникновения и имела объективные основания, поскольку из поля зрения дарвинистов изначально выпадал ряд важных вопросов. К их числу относятся вопросы о причинах сохранения в историческом развитии системного единства организмов, механизмах включения в эволюционный процесс онтогенетических перестроек, неравномерности темпов эволюции, причинах прогрессивной макроэволюции, причинах и механизмах биотических кризисов и др.

Сегодня не вызывает сомнения вывод, сделанный академиком Вернадским, предположившим, что жизнь сразу возникла в виде примитивной биосферы.

Биосфера – внешняя геологическая оболочка Земли, образующая у ее поверхности пленочный слой, включающий в себя живое вещество планеты и среду его обитания, преобразованную им.

Жизнь не просто существует в окружающей ее среде, но активно формирует и преобразует эту среду.

Биосфера, исходя из определения, включает в себя два компонента:

· Живые организмы

· Среда их обитания.

Оба компонента непрерывно взаимодействуют между собой, образуя целостную динамическую систему.

Систематизируем развитие биосферы Земли в виде последовательной смены трех этапов: